沈濤 田敬元 孫冬 朱亞鵬 江飛 劉金龍

摘要：目前，新能源的大規(guī)模接入和電網(wǎng)日益增大的峰谷差，導致越來越多的大功率汽輪機不得不采用噴嘴調(diào)節(jié)方式運行，以提高機組的低負荷運行經(jīng)濟性。對3個電廠10臺機組的運行狀況進行調(diào)研分析，包括了6臺配置4個高調(diào)門噴嘴組和4臺配置6個高調(diào)門噴嘴組的兩類典型330MW機組。通過對機組典型配汽參數(shù)進行分析，總結了典型330MW機組噴嘴調(diào)試方式下低負荷運行時存在的配汽故障，并給出了相應的經(jīng)濟性解決建議方案。這對保證我國占主流的330MW級別機組的安全高效運行具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：330MW；汽輪機；低負荷；噴嘴調(diào)節(jié)；故障分析

中圖分類號：TK269 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

作者簡介：沈濤，1977～，男，漢，本科，助理工程師，公司副總經(jīng)理，主要研究火電機組的本體檢修及運行優(yōu)化等。

1 引言

目前，隨著國家的發(fā)展電力需求不斷增大，電網(wǎng)的峰谷差也不斷在增大。同時，隨著新能源的大規(guī)模開發(fā)利用，風電等新能源電力接入電網(wǎng)的比例也將會越來越大[1]。因此，許多大功率機組不得不在順序閥方式下進行快速深度變負荷運行[2]。由于配汽規(guī)律設計直接影響機組的低負荷運行經(jīng)濟性及安全性，所以，機組實際低荷運行時面臨的巨大挑戰(zhàn)之一就是閥門組合開啟規(guī)律不合理。在安全性隱患方面有：瓦溫高、振動大、閥體激振、閥門擺動、閥體脫落等[3，4]。在經(jīng)濟性問題方面有：無法正常投入順序開啟規(guī)律、重疊度不合理、開啟組合不合理等。而在控制特性方面主要有：流量特性線性度差，影響 “電網(wǎng)兩個細則”考核的滿足。

然而，在我國北方運行著大量的供熱機組，其中占主流的為300MW級別機組；這些機組在非供熱期，往往需要進行大范圍的深度變負荷運行，此類機組在低負荷工況下運行的狀況較多[3，5]。因此，本文對6臺4個高調(diào)門噴嘴組和4臺6個高調(diào)門噴嘴組的兩類典型330MW機組的順序閥運行方式進行了調(diào)研。通過對機組調(diào)門、瓦溫軸振進行分析，對噴嘴調(diào)試方式下低負荷運行時存在的配汽故障進行診斷，并給出了相應的經(jīng)濟性解決建議方案。這對保證我國占主流的330MW級別機組的安全高效運行具有一定的借鑒意義。

2 典型4噴嘴組機組配汽故障分析

2.1 機組調(diào)門硬件配置及順序閥概況

調(diào)研中，配備4高調(diào)門噴嘴組的亞臨界330MW機組共有六臺，如圖1所示，機組高壓部分有4個調(diào)節(jié)閥，對應4組噴嘴，其中，1、2組9個汽道，3、4組11個汽道。機組采用噴嘴配汽（部分進汽）時，進汽順序為GV1+GV2GV3GV4。

圖1配置4噴嘴組的高調(diào)門布置圖

2.2機組存在的噴嘴調(diào)節(jié)故障

如圖2和圖3所示，從機組運行參數(shù)的調(diào)研結果過中可以看出：機組在順序閥方式下進行變負荷運行時，存在一定的閥門管理優(yōu)化改造潛力，具體如下：機組采用對角進汽方式，因此，#1、#2瓦的瓦溫和瓦振水平都處于安全水平；目前，由于機組的制造及安裝調(diào)試等因素引起機組實際流量特性與順序閥設計規(guī)律不匹配，出現(xiàn)機組負荷突變等影響機組安全高效穩(wěn)定運行的問題；同時，機組調(diào)門特性曲線設計存在不合理的地方，部分開啟過程較陡，可能會導致閥門調(diào)節(jié)時出現(xiàn)的大幅高頻擺動問題，容易引發(fā)機組的EH油壓和負荷等的大幅波動問題，存在安全隱患；并且，機組閥門整體設計規(guī)律不合理，閥門設計規(guī)律曲線與實際流量特性不匹配，閥門綜合流量特性曲線線性不佳。

圖2配備4噴嘴組的調(diào)門開度

圖3配備4噴嘴組的瓦溫和軸振

3 典型6噴嘴組機組配汽故障分析

3.1 機組調(diào)門硬件配置及順序閥概況

調(diào)研中，配備6高調(diào)門噴嘴組的亞臨界330MW機組共有四臺，如圖4所示，機組高壓部分有6個調(diào)節(jié)閥，對應6組噴嘴，其中，6組噴嘴對應的汽道數(shù)目是相同的。機組采用噴嘴配汽（部分進汽）時，進汽順序為#1+#2→#4→#5→#6→#3。

圖4配置6噴嘴組的高調(diào)門布置圖

3.2機組存在的噴嘴調(diào)節(jié)故障

如圖5和圖6所示，機組原順序閥進汽順序?qū)儆谙赂走M汽方式，當機組低負荷運行時，尤其是機組下半缸進汽，配汽不平衡汽流力較大，不僅不利于軸系運行環(huán)境，具體表現(xiàn)為#1瓦的軸振大，而且會引起較大漏氣量而降低機組運行經(jīng)濟性；此外，由于機組配汽規(guī)律曲線設計不合理，導致機組正常運行時存在高調(diào)門高頻擺動現(xiàn)象，易導致閥桿脫等問題出現(xiàn)，甚至嚴重時還會導致負荷、主汽壓等的大幅高頻擺動問題，極大影響機組安全運行。

圖5配備6噴嘴組的調(diào)門開度

圖6配備4噴嘴組的瓦溫和軸振

4 考慮經(jīng)濟性的運行方式優(yōu)化策略

目前，研究成果表明：噴嘴配汽規(guī)律設計的首要基礎問題是配汽不平衡汽流力及消除；并且，隨著機組容量和參數(shù)的增加，#2瓦水平方向上的附加力最大值也不斷增加，這是大容量高參數(shù)機組出現(xiàn)瓦溫高、軸振大導致不能順利投運順序閥問題的根本所在[6]。所以，考慮經(jīng)濟性的運行方式優(yōu)化策略分以下三方面進行：第一，閥門重組，利用對角進汽消除不平衡汽流力；根據(jù)軸系承載情況，優(yōu)化開啟順序，改善軸系狀態(tài)；根據(jù)噴嘴數(shù)目差異優(yōu)化經(jīng)常運行負荷區(qū)段的經(jīng)濟性；利用配汽不平衡汽流力提高軸系穩(wěn)定性。第二，優(yōu)化閥門開啟規(guī)律，優(yōu)化閥門的重疊度，提高經(jīng)濟性；優(yōu)化閥門開啟曲線形狀；準確的閥門流量特性辨識。第三，機理與試驗相結合的閥門流量特性準確辨識，優(yōu)化閥門綜合流量特性曲線的線性度，提高機組調(diào)節(jié)性能（AGC和一次調(diào)頻能力）。此外，噴嘴配汽規(guī)律設計的幾個關鍵技術包括調(diào)節(jié)級變工況計算、配汽不平衡汽流力計算分析、閥門流量特性辨識、閥門開啟順序的優(yōu)化設計（分負荷段、軸系瓦溫振動、背壓及抽汽量等的組合方式，兼顧安全性和經(jīng)濟性）、優(yōu)化閥門開啟重疊度及曲線形狀及其它綜合因素等。

5 結論及展望

相關研究表明：機組噴嘴配汽故障問題是可以利用順序閥特性曲線綜合優(yōu)化技術來解決的。此外，通過對文中的部分機組進行調(diào)門順序開關試驗，還得到了以下幾點啟示：從運行安全性來講，通過順序閥特性曲線優(yōu)化，可以有效改善機組的運行環(huán)境，解決瓦溫和軸振的水平相對單閥偏高的問題；從調(diào)節(jié)穩(wěn)定性來講，通過順序閥特性曲線優(yōu)化，可以有效改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的異常不穩(wěn)定性，解決調(diào)門高頻或大幅擺動問題；從間接運行經(jīng)濟性來講，順序閥特性曲線優(yōu)化是改善調(diào)門流量特性的線性度，增強機組AGC和一次調(diào)頻能力的最基礎問題，也是一個必須首先解決的關鍵問題；從直接運行經(jīng)濟性來講，兼顧不同負荷點閥門重組的閥門開啟順序重組，是后期提高機組變負荷運行經(jīng)濟性的一個入手點。

參考文獻：

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